JP2017513605A - Apparatus and method for tomosynthesis imaging - Google Patents

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Abstract

本発明は、トモシンセシスイメージングのための装置であって、前記装置は、スキャンされる対象物の幾何学的三次元モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成されるマスク生成器モジュール(101)と、前記対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするように構成される画像取込みモジュール(102)と、前記スキャンされる一続きの二次元投影画像から三次元画像ボリュームの再構成の間、前記生成されるバイナリマスクを適用し、前記再構成される画像ボリュームの範囲を前記幾何学的モデルの範囲に制限するように構成される画像処理モジュール(103)とを有する装置に関する。The present invention is an apparatus for tomosynthesis imaging, said apparatus being configured to generate a binary mask based on a geometric three-dimensional model of a scanned object. An image capture module (102) configured to scan a series of two-dimensional projection images of the object, and during reconstruction of a three-dimensional image volume from the series of scanned two-dimensional projection images And an image processing module (103) configured to apply the generated binary mask and to limit the range of the reconstructed image volume to the range of the geometric model.

Description

本発明は、イメージング技術のための装置及び方法に関する。 特に本発明は、トモシンセシスイメージングのための装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for imaging technology. In particular, the present invention relates to an apparatus and method for tomosynthesis imaging.

トモシンセシスにおいて、三次元画像ボリュームは、X線投影を使って、180°より小さな角度範囲(例えば人間の乳房トモシンセシスにおいて通常10°-60°)から再構成される。 セットアップの限定される角度範囲のために、X線の主方向における検査中の対象物の空間範囲は、既知の画像再構成技術によって正確に再構成されることができない。   In tomosynthesis, the 3D image volume is reconstructed from an angular range smaller than 180 ° (eg, typically 10 ° -60 ° in human breast tomosynthesis) using X-ray projection. Due to the limited angular range of the setup, the spatial range of the object under examination in the main X-ray direction cannot be accurately reconstructed by known image reconstruction techniques.

EP 2,101,648 B1は、トモシンセシス三次元X線画像を生成する方法及び装置を記載し、複数のデジタル二次元X線投影画像が、X線源及びデジタルX線検出器を用いて、限定される角度範囲において異なる投影角により検査対象物から記録され、いわゆるファンアーチファクトはバイナリ三次元マスクによって除去され、第一の投影角で記録される第一の二次元X線画像の投影画像データ及び第二の投影角で記録される第二の二次元X線画像の投影画像データから決定される。   EP 2,101,648 B1 describes a method and apparatus for generating tomosynthesis three-dimensional X-ray images, in which a plurality of digital two-dimensional X-ray projection images are limited using an X-ray source and a digital X-ray detector. Recorded from the inspection object at different projection angles, so-called fan artifacts are removed by the binary three-dimensional mask, and the projection image data of the first two-dimensional X-ray image recorded at the first projection angle and the second projection It is determined from the projection image data of the second two-dimensional X-ray image recorded at the corner.

FR 2,978,911 A1は、イメージング検出器によって低エネルギ画像を得るため、人体の部分、例えば人間の乳房を低エネルギ放射線で照射する方法を記載する。体の部分は、放射線源及び検出器の間に位置される。 合成医用画像は、コントローラによって低及び高エネルギ画像から生成されるので、体の部分の組織は合成医用画像において表示可能である。 移植片を含む体の医用画像の収集及び処理のためのシステムがさらに記述される。   FR 2,978,911 A1 describes a method of irradiating a part of the human body, for example a human breast, with low energy radiation in order to obtain a low energy image with an imaging detector. The body part is located between the radiation source and the detector. Since the composite medical image is generated from the low and high energy images by the controller, the tissue of the body part can be displayed in the composite medical image. A system for collecting and processing a medical image of a body including an implant is further described.

トモシンセシスイメージングのためにデジタル画像処理を改善する必要性は存在する。   There is a need to improve digital image processing for tomosynthesis imaging.

これらの必要性は、独立請求項の主題によって満たされる。 さらに典型的な実施例は、従属請求項及び以下の説明から明らかである。   These needs are met by the subject matter of the independent claims. Further exemplary embodiments are evident from the dependent claims and the following description.

本発明の態様は、トモシンセシスイメージングのための装置であって、スキャンされる対象物の幾何学的三次元モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成されるマスク生成器モジュールと; 対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするように構成される画像取込みモジュールと; スキャンされる一続きの二次元投影画像から、三次元画像ボリュームの再構成の間、生成されるバイナリマスクを適用し、再構成される画像ボリュームの範囲を幾何学的モデルの範囲に制限するように構成される画像処理モジュールとを有する装置に関する。   An aspect of the invention is an apparatus for tomosynthesis imaging, a mask generator module configured to generate a binary mask based on a geometric three-dimensional model of a scanned object; An image capture module configured to scan a series of two-dimensional projection images; and applying a binary mask generated during reconstruction of a three-dimensional image volume from a series of scanned two-dimensional projection images And an image processing module configured to limit the range of the reconstructed image volume to the range of the geometric model.

本発明の更なる態様は、トモシンセシスイメージングのための装置及びマンモグラフィ装置を有するX線医用イメージングシステムに関する。   A further aspect of the invention relates to an apparatus for tomosynthesis imaging and an X-ray medical imaging system comprising a mammography apparatus.

本発明の更なる態様はトモシンセシスイメージングのための方法であって、スキャンされる対象物の幾何学的三次元モデルに基づいてバイナリマスクを生成するステップと; 対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするステップと; 生成されるバイナリマスクをスキャンされる一続きの二次元投影画像に適用し、再構成される画像ボリュームの各々の範囲を幾何学的モデルのディメンションに制限するステップとを有する方法に関する。   A further aspect of the invention is a method for tomosynthesis imaging, generating a binary mask based on a geometric three-dimensional model of a scanned object; a series of two-dimensional projection images of the object Applying a generated binary mask to the scanned series of two-dimensional projection images to limit the extent of each of the reconstructed image volumes to the dimensions of the geometric model Regarding the method.

本発明は、制限される角度範囲による対象物の外側における画像アーチファクトの発生を克服するアプローチを提供する。真の減衰は回復され得ないため、このようなアーチファクトは対象物内においても、例えば低周波強度変動として現れる。   The present invention provides an approach that overcomes the occurrence of image artifacts outside the object due to a limited angular range. Since true attenuation cannot be recovered, such artifacts also appear in the object, for example as low frequency intensity fluctuations.

本発明は、バイナリトモシンセシス再構成によって生成されるマスク画像を適用することによって、この問題を有利に解決する。   The present invention advantageously solves this problem by applying a mask image generated by binary tomosynthesis reconstruction.

本発明は、これらのX線のスペクトル情報を使用して、非ゼロ線積分値によりX線を有利に特定する。   The present invention uses these X-ray spectral information to advantageously identify X-rays by non-zero line integral values.

本発明は、マルチエネルギ投影データが基礎物質画像、例えば光電効果及びコンプトン効果による吸収に分解されることができる。これにより、有利なことに、ボリュームが2つの物質の混合物に分解されることができる場合、対象物を通じる各々の光線の長さの定量的表現力が可能になる。乳房組織はほとんどの場合、脂肪及び腺組織の混合物であるので、これは、マンモグラフィックボリュームの場合になる。分解はそれから、高さ及び腺として表されることができる。   The present invention allows multi-energy projection data to be decomposed into basic material images, such as absorption due to photoelectric and Compton effects. This advantageously allows a quantitative representation of the length of each ray through the object if the volume can be broken down into a mixture of two substances. This is the case for mammographic volumes because breast tissue is most often a mixture of fat and glandular tissue. Degradation can then be expressed as height and gland.

マルチエネルギ投影データが利用できない場合、ローカルな高さは、1つの組織タイプ、好ましくは脂肪組織が支配的なそれらの位置に対して従来の単一エネルギ投影データから推定されることもできる。他の位置に対する高さ情報はそれから、補間法によって得られることができる。   If multi-energy projection data is not available, the local height can also be estimated from conventional single energy projection data for those locations where one tissue type, preferably adipose tissue dominates. Height information for other positions can then be obtained by interpolation.

このようなボリュームを通じての高さ又は長さ情報は、異なる角度で撮られる画像から利用可能であるので、スキャンされる対象物の外形を記述するバイナリ画像ボリュームは再構成されることができる。 要するにこの問題は概して、非決定論的多項式時間ハード、略して: NP-hardであるが、幾何学的な予備情報、例えば関連性、なめらかさ及び凸状制約を導入することによって緩和されることができる。 また、更なる境界条件は知られており: 乳房を通じた最大長さは圧迫高さによって与えられ、乳房の間の広い領域に渡って一定である。 更に、皮膚-線は、X線が皮膚に平行である点で正確に詳細に描出されることができる。   Since height or length information through such a volume is available from images taken at different angles, a binary image volume describing the outline of the scanned object can be reconstructed. In short, this problem is generally non-deterministic polynomial time hard, NP-hard for short, but can be mitigated by introducing geometric preliminary information such as relevance, smoothness and convex constraints. it can. Further boundary conditions are also known: The maximum length through the breast is given by the compression height and is constant over a large area between the breasts. Furthermore, the skin-line can be depicted in detail precisely in that the X-ray is parallel to the skin.

この種の幾何学的な高さモデル情報は、バイナリ画像として表されることができる。このバイナリ画像はそれから、実際のトモシンセシス構成におけるマスクとして使われることができ、主要なX線方向における対象物範囲のより好適な再構成が可能になり、それゆえに、トモシンセシスは改善され、
-すべてのスライスに対する(すなわち3Dにおける)乳房輪郭の描出及び改善されるバックグランドマスキングが可能になり、
-乳房の端部の方への強度低下(後処理の厚さ等化/補償に対する必要性は与えられない)が回避され、
- 画像化される対象物、例えば、画像化される人間の乳房の内側及び外側における、結果としてもたらされる画像アーチファクトが低減される。
This type of geometric height model information can be represented as a binary image. This binary image can then be used as a mask in an actual tomosynthesis configuration, allowing a better reconstruction of the object range in the main x-ray direction, thus improving tomosynthesis,
-Allows rendering of breast contours for all slices (ie in 3D) and improved background masking,
-Reduced strength towards the edge of the breast (no need for post-processing thickness equalization / compensation) is avoided,
-The resulting image artifacts on the object being imaged, for example inside and outside the human breast being imaged, are reduced.

言い換えると、本発明は有利なことに、スペクトル画像分解から長さ情報を使って三次元マスク画像を生成することを提案する。これは画像アーチファクトを除去し、厚み等化の必要性を克服する。   In other words, the present invention advantageously proposes generating a three-dimensional mask image using length information from spectral image decomposition. This removes image artifacts and overcomes the need for thickness equalization.

本方法はトモシンセシス画像のために使われることができ、トモシンセシススキャンのカバレジの外側、さもなければ、限定される断層角度のために不可能である角度で効果的に「乳房の後ろから見る」ので、断層角度又は断層撮影角度は度で表されるチューブ移動の振幅になる。   This method can be used for tomosynthesis images and effectively “looks behind the breast” at an angle outside the coverage of a tomosynthesis scan, otherwise at an angle that is impossible due to limited tomographic angles. The tomographic angle or tomographic angle is the tube movement amplitude expressed in degrees.

本発明の記載内において使われる用語「スキャンされる対象物」又は「画像化される対象物」は、例えば、人間の乳房を検査するためにマンモグラフィ又は高若しくは低エネルギX線を使う他の何れかのプロセスによって調査され、診断及びスクリーニングツールとして使われる、スキャンされるべき対象物又は他の何れかの対象物若しくは人体の部分に関する。   The terms “scanned object” or “imaged object” as used in the description of the invention refer to, for example, mammography or any other that uses high or low energy x-rays to examine a human breast. Relates to the object to be scanned or any other object or part of the human body that is investigated by this process and used as a diagnostic and screening tool.

用語「エネルギ分解X線画像」又は「スペクトルX線画像」は、何れかの種類のX線技術を用いて収集される画像と理解されてもよく、例えばエネルギ分解フォトンカウンティング検出器及び分類方法論を使用して、2種類より多くの物質が効率的に分離されることができる。具体的には、これは、関心エネルギ範囲においてK-吸収端を含む造影剤が対象物に存在する場合に適用される。この分離は、複数の閾値を備える、最近開発されたエネルギ分解フォトンカウンティング検出器の使用を介して可能になり、複数のエネルギにおけるX線減衰の同時測定が可能になる。   The terms “energy-resolved x-ray image” or “spectral x-ray image” may be understood as an image acquired using any type of x-ray technique, eg, energy-resolved photon counting detector and classification methodology. In use, more than two substances can be efficiently separated. Specifically, this applies when a contrast agent containing a K-absorption edge is present in the object in the energy range of interest. This separation is made possible through the use of a recently developed energy-resolved photon counting detector with multiple thresholds, allowing simultaneous measurement of x-ray attenuation at multiple energies.

バイナリマスクは、対象物の三次元、可能な場合、曲げられる、空間範囲を表す、スキャンされる対象物マスクの幾何学的三次元モデルに基づく。   The binary mask is based on a geometric three-dimensional model of the scanned object mask that represents the three-dimensional, possibly bent, spatial extent of the object.

本発明の典型的な実施例によると、マスク生成器モジュールは、対象物のレーザスキャニングから導出される幾何学的モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成される。 これは、投影画像からの強度情報に結合され得る。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the mask generator module is configured to generate a binary mask based on a geometric model derived from laser scanning of an object. This can be combined with intensity information from the projected image.

これは、有利なことに、スキャンされる対象物との、幾何学的三次元モデルの改善されたマッチングを提供する。   This advantageously provides improved matching of the geometric 3D model with the scanned object.

本発明の典型的な実施例によると、マスク生成器モジュールは、対象物のスキャンされる一続きの二次元投影画像の少なくとも1つの二次元投影画像の画像解析から導出される幾何学的モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the mask generator module applies a geometric model derived from image analysis of at least one two-dimensional projection image of a series of two-dimensional projection images to be scanned of an object. And is configured to generate a binary mask based thereon.

これは、有利なことに、スキャンされる対象物との、幾何学的三次元モデルの改善されたマッチングを提供する。   This advantageously provides improved matching of the geometric 3D model with the scanned object.

本発明の典型的な実施例によると、マスク生成器モジュールは、対象物の少なくとも1つの二次元投影画像の強度プロファイルに基づいて対象物の幾何学的モデルを決定するように構成される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the mask generator module is configured to determine a geometric model of the object based on an intensity profile of at least one two-dimensional projection image of the object.

これは、有利なことに、スキャンされる対象物との、幾何学的三次元モデルの改善されたマッチングを提供する。   This advantageously provides improved matching of the geometric 3D model with the scanned object.

本発明の典型的な実施例によると、画像取込みモジュールは、エネルギ分解X線画像を収集することができ、幾何学的モデルは、エネルギ分解二次元投影画像のスペクトル物質分解から得られる定量的高さモデルから導出される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the image capture module can collect energy-resolved x-ray images and the geometric model is obtained from a quantitative high-resolution obtained from spectral material decomposition of energy-resolved two-dimensional projection images. Derived from the model.

本発明の典型的な実施例によると、マスク生成器モジュールは、機械式圧迫ユニットによって測定される対象物厚み値を使ってバイナリマスクを生成するように構成される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the mask generator module is configured to generate a binary mask using the object thickness value measured by the mechanical compression unit.

本発明の典型的な実施例によると、画像処理モジュールは、スキャンされる一続きの二次元投影画像の再構成プロシージャの間、生成されるバイナリマスクを適用するように構成される。   According to an exemplary embodiment of the present invention, the image processing module is configured to apply the generated binary mask during a reconstruction procedure of a series of scanned 2D projection images.

本発明の方法を実行するコンピュータプログラムは、コンピュータ読取り可能な媒体に記憶され得る。 コンピュータ読取り可能な媒体は、フロッピーディスク、ハードディスク、CD、DVD、USB(ユニバーサルシリアルバス)記憶装置、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)及びEPROM(消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ)であってもよい。 コンピュータ読取り可能な媒体は、プログラムコードをダウンロードすることを可能にするデータ通信ネットワーク、例えばインターネットであってもよい。   A computer program that performs the method of the present invention may be stored on a computer-readable medium. Computer-readable media are floppy disk, hard disk, CD, DVD, USB (Universal Serial Bus) storage device, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) and EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). There may be. The computer readable medium may be a data communication network, such as the Internet, that allows program code to be downloaded.

ここに記載される方法、システム及びデバイスは、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、マイクロコントローラ、若しくは他の何れかのサイドプロセッサにおけるソフトウェアとして、又は特定用途向け集積回路(ASIC)内におけるハードウェア回路として実現されてもよい。本発明は、デジタル電子回路、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、若しくはそれらの組合せ、例えばここに記載される方法を処理するために専用化される新たなハードウェアにおいて実現され得る。   The methods, systems, and devices described herein may be implemented as software in a digital signal processor (DSP), microcontroller, or any other side processor, or as a hardware circuit within an application specific integrated circuit (ASIC). May be. The present invention may be implemented in digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, software, or a combination thereof, eg, new hardware dedicated to handle the methods described herein.

本発明は、様々な画像処理アプリケーションにおける画像再構成の使用のために実施されることができ、画像変更及びセグメンテーションタスクのためのこの変換の有用性を示すことを目的とする。   The present invention can be implemented for the use of image reconstruction in a variety of image processing applications and aims to demonstrate the usefulness of this transformation for image modification and segmentation tasks.

本発明及びその付随する利点のより完全な評価は、寸法は異なる以下の概略図を参照することによってより明らかに理解されるであろう。   A more complete appreciation of the invention and its attendant advantages will be more clearly understood by referring to the following schematic drawings, which differ in dimensions.

本発明の典型的な実施例によるトモシンセシスイメージングのための装置の概略図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of an apparatus for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の典型的な実施例によるトモシンセシスイメージングのための方法の概略フローチャート図を示す。FIG. 3 shows a schematic flow chart diagram of a method for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の典型的な実施例によるマンモグラフィ装置及びトモシンセシスイメージングのための装置を有するX線医用イメージングシステムの概略図を示す。1 shows a schematic diagram of an X-ray medical imaging system having a mammography apparatus and an apparatus for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 本発明を説明するための二次元投影画像を示す。The two-dimensional projection image for demonstrating this invention is shown. 本発明を説明するための他の二次元投影画像を示す。4 shows another two-dimensional projection image for explaining the present invention. 本発明を説明するための他の二次元投影画像を示す。4 shows another two-dimensional projection image for explaining the present invention. 本発明を説明するための逆投影を示す。1 shows backprojection for illustrating the present invention. 本発明を説明するための他の逆投影を示す。Fig. 4 shows another backprojection for explaining the present invention. 本発明を説明するための他の逆投影を示す。Fig. 4 shows another backprojection for explaining the present invention.

図面内における例は、全く図的であり、スケーリング関係又はサイズ情報の提供を意図するものではない。 異なる図面において、類似又は同一の要素は、同じ参照番号を備える。 通常、同一のパーツ、ユニット、実体又はステップは、詳細な説明において同じ参照符号を備える。   The examples in the drawings are purely diagrammatic and are not intended to provide scaling relationships or size information. In different drawings, similar or identical elements are provided with the same reference numerals. In general, identical parts, units, entities or steps are provided with the same reference signs in the detailed description.

図1は、本発明の典型的な実施例によるトモシンセシスイメージングのための装置の概略図を示す。   FIG. 1 shows a schematic diagram of an apparatus for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention.

トモシンセシスイメージングのための装置100は、スキャンされる対象物の幾何学的三次元モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成されるマスク生成器モジュール101を有してもよい。   The apparatus 100 for tomosynthesis imaging may include a mask generator module 101 configured to generate a binary mask based on a geometric three-dimensional model of the scanned object.

装置100は、対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするように構成される画像取込みモジュール102を更に有してもよい。   The apparatus 100 may further include an image capture module 102 configured to scan a series of two-dimensional projection images of the object.

さらに、本装置は、スキャンされる一続きの二次元投影画像から三次元画像ボリュームの再構成の間、生成されるバイナリマスクを適用し、再構成される画像ボリュームの範囲を幾何学的モデルの範囲に制限するように構成される画像処理モジュール103を有してもよい。   In addition, the apparatus applies a binary mask that is generated during reconstruction of a 3D image volume from a series of scanned 2D projection images, and reconstructs the range of the reconstructed image volume in a geometric model. An image processing module 103 configured to limit the range may be included.

図2は、本発明の典型的な実施例によるトモシンセシスイメージングのための方法の概略フローチャート図を示す。   FIG. 2 shows a schematic flowchart diagram of a method for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention.

本方法は、ブロック図に関して視覚化される。 本方法は、三つのステップS1、S2及びS3を有してもよい。   The method is visualized with respect to the block diagram. The method may comprise three steps S1, S2 and S3.

本方法の第一のステップとして、スキャンされる対象物の幾何学的モデルに基づいてバイナリマスクを生成するステップS1が実行される。   As a first step of the method, a step S1 is executed which generates a binary mask based on a geometric model of the object to be scanned.

本方法の第二のステップとして、対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするステップS2が実行される。 例えばスキャンされる対象物の幾何学的モデルが、前記一続きをスキャンするステップS2においてスキャンされる、生成投影画像に基づく場合、前記一続きをスキャンするステップS2は、バイナリマスクを生成するステップS1に先行して実行されてもよい。例えば図2の概略フローチャート図に図示されるように、バイナリマスクが、機械式圧迫ユニットによって測定される対象物厚み値から生成される場合、スキャンするステップS2は、バイナリマスクを生成するステップS1に後続して実行されてもよい。   As a second step of the method, step S2 of scanning a series of two-dimensional projection images of the object is performed. For example, if the geometric model of the object to be scanned is based on a generated projection image that is scanned in step S2 for scanning the sequence, step S2 for scanning the sequence includes step S1 for generating a binary mask. May be executed prior to. For example, as illustrated in the schematic flowchart diagram of FIG. 2, if the binary mask is generated from the object thickness value measured by the mechanical compression unit, the scanning step S2 is the step S1 of generating the binary mask. It may be executed subsequently.

本方法の第三のステップとして、生成されるバイナリマスクをスキャンされる一続きの二次元投影に適用し、画像の各々の範囲を幾何学的モデルのディメンションに制限するステップS3が実行される。   As a third step of the method, a step S3 is performed in which the generated binary mask is applied to a series of two-dimensional projections to be scanned to limit the extent of each image to the dimensions of the geometric model.

本発明の典型的な実施例によると、これらのステップは同時に実行されるか、複数のオペレーション若しくはタスクに分割されるか、又は繰り返され得る。   According to exemplary embodiments of the present invention, these steps may be performed simultaneously, divided into multiple operations or tasks, or repeated.

図3は、本発明の典型的な実施例によるマンモグラフィ装置及びトモシンセシスイメージングのための装置を有するX線医用イメージングシステムの概略図を示す。   FIG. 3 shows a schematic diagram of an X-ray medical imaging system having a mammography apparatus and an apparatus for tomosynthesis imaging according to an exemplary embodiment of the present invention.

X線医用イメージングシステム300は、マンモグラフィ装置200及びトモシンセシスイメージングのための装置100を有してもよい。 本発明のさらに典型的な実施例によると、図3とは逆に、トモシンセシスイメージングのための装置は、マンモグラフィ装置200に一体化されてもよい。 さらにまた、図3の表現と対照的に、医療イメージングシステム300は、オペレータのコンピュータ又は制御ターミナルを更に有してもよい。 マンモグラフィ装置200は、マンモグラフィ又は生検の間、乳房を圧迫するために2枚のプレートを含み得る機械式圧迫ユニットを有してもよい。   The X-ray medical imaging system 300 may include a mammography apparatus 200 and an apparatus 100 for tomosynthesis imaging. According to a further exemplary embodiment of the present invention, contrary to FIG. 3, an apparatus for tomosynthesis imaging may be integrated into the mammography apparatus 200. Furthermore, in contrast to the representation of FIG. 3, the medical imaging system 300 may further comprise an operator's computer or control terminal. The mammography device 200 may have a mechanical compression unit that may include two plates to compress the breast during mammography or biopsy.

プロシージャの間、乳房は専用のマンモグラフィ装置を使って圧迫される。 機械式圧迫ユニットの平行プレート圧迫は、X線が透過しなければならない組織の厚みを減らし、散乱放射線の量を減少させ(散乱は画質を低下させる)、必要とされる放射線ドーズを減らし、動きぼけを防ぐ乳房スチルを保持することによって画質を向上させるために乳房組織の厚みを平らにする。診断マンモグラフィは、特定の関心領域の、幾何学的に拡大され、点圧迫されるビューを含む、頭蓋尾部、中間横斜め及び他のビューを含み得る。   During the procedure, the breast is compressed using a dedicated mammography device. The parallel plate compression of the mechanical compression unit reduces the thickness of the tissue through which X-rays must pass, reduces the amount of scattered radiation (scattering reduces image quality), reduces the required radiation dose, and moves Flatten breast tissue thickness to improve image quality by holding a breast still to prevent blur. Diagnostic mammography can include the cranial tail, mid-horizontal and other views, including geometrically magnified and point-compressed views of a particular region of interest.

図4-6は、スペクトルマンモグラフィデータの分解を示し、図4は、本発明を説明するための二次元投影画像を示す。図4において、マンモグラムデータは、少なくとも2つの異なるエネルギ範囲で測られる。 図5はスペクトルマンモグラムの、高さ画像への分解を示し、値はmmで与えられる。 図6は、スペクトル分解によっても得られる、腺画像を例示し、腺組織のパーセンテージを示す。   4-6 shows the decomposition of the spectral mammography data, and FIG. 4 shows a two-dimensional projection image for explaining the present invention. In FIG. 4, mammogram data is measured over at least two different energy ranges. FIG. 5 shows the decomposition of the spectral mammogram into height images, the values given in mm. FIG. 6 illustrates glandular images also obtained by spectral decomposition and shows the percentage of glandular tissue.

本発明のさらに典型的な実施例によると、高さ情報が使われ、三次元乳房形状を計算するために異なる角度からとられる。   According to a further exemplary embodiment of the present invention, height information is used and taken from different angles to calculate a three-dimensional breast shape.

図7-9は、トモシンセシス画像ボリュームを通じて断面を示す、本発明を説明するための逆投影法を示し、主要なX線方向は上から下である。   FIGS. 7-9 show a backprojection method for illustrating the present invention, showing a cross section through the tomosynthesis image volume, with the main x-ray directions from top to bottom.

図7は、楕円対象物、例えばダークグレイで陰影付けられる乳房を通じての断面のトモシンセシス再構成を示す。対象物の空間範囲は、主要なX線方向において再構成されることができず、アーチファクトがもたらされ、X線はライトグレイ領域によって表されるが、対象物内におけるアーチファクトによっても表される。図8は、アーチファクトを低減し得るバックグラウンド光線の識別によってのみ得られるバイナリマスクを使う再構成を示す。図9は、バイナリスペクトルトモシンセシスとともに図5におけるスペクトル高さ画像によって、幾何学的モデルから生成されるバイナリマスクを使用し、真の対象物輪郭を回復し、従って対象物内におけるアーチファクトも低減する再構成を示す。   FIG. 7 shows tomosynthesis reconstruction of a cross section through an elliptical object, eg, a breast shaded with dark gray. The spatial extent of the object cannot be reconstructed in the main x-ray direction, resulting in artifacts, where x-rays are represented by light gray areas, but also by artifacts within the object . FIG. 8 shows a reconstruction using a binary mask obtained only by identification of background rays that can reduce artifacts. FIG. 9 shows the reproducibility of using the binary mask generated from the geometric model with the spectral height image in FIG. The configuration is shown.

用語「バイナリスペクトルトモシンセシス」は、スペクトルマンモグラフィ投影画像を使用して対象物の空間範囲を表すバイナリ三次元ボリュームの再構成を指す。   The term “binary spectral tomosynthesis” refers to the reconstruction of a binary three-dimensional volume that represents the spatial extent of an object using spectral mammographic projection images.

本発明の別の例示的な実施形態では、適当なシステムにおいて、前述した実施形態のいずれかによる本方法の方法ステップを実行するように適合されたコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。   In another exemplary embodiment of the present invention, a computer program or computer program element adapted to perform the method steps of the method according to any of the previously described embodiments in a suitable system is provided.

本発明のさらに典型的な実施例によれば、コンピュータプログラム要素はそれ故に、本発明の実施形態の部分ともなり得るコンピュータ装置に保存される。このコンピュータ装置は、上述した本方法のステップを実行するか、又はこの実行を誘導するように適合してもよい。   According to a further exemplary embodiment of the present invention, the computer program element is therefore stored on a computer device that can also be part of an embodiment of the present invention. The computing device may be adapted to perform or guide the execution of the method steps described above.

また、コンピュータ装置は、上述した装置の構成要素を動作するように適合される。コンピュータ装置は、自動的に動作する及び/又はユーザの命令を実行するように適合されることができる。コンピュータプログラムを、データプロセッサの作業メモリにロードしてもよい。従って、データプロセッサは、本発明の方法を実施するように装備してもよい。   The computer device is also adapted to operate the components of the device described above. The computing device can be adapted to operate automatically and / or execute user instructions. The computer program may be loaded into the working memory of the data processor. Thus, the data processor may be equipped to perform the method of the present invention.

本発明のこの例示的な実施形態では、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートにより、既存のプログラムを、本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を網羅する。   This exemplary embodiment of the present invention covers both a computer program that uses the present invention from the beginning and a computer program that, by update, turns an existing program into a program that uses the present invention.

さらに、コンピュータプログラム要素は、上述した本方法の例示的な実施形態のプロシージャを充足するために必要な全てのステップを提供することができる。   Further, the computer program element can provide all the steps necessary to satisfy the procedure of the exemplary embodiment of the method described above.

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、CD−ROM等のコンピュータ可読媒体が、提示され、ここでこのコンピュータ可読媒体は、その上に記憶されたコンピュータプログラム要素を有しており、コンピュータプログラム要素は、前の段落で説明している。   According to a further exemplary embodiment of the present invention, a computer readable medium such as a CD-ROM is presented, the computer readable medium having computer program elements stored thereon, The computer program elements are described in the previous paragraph.

本発明は、例えば、乳房イメージング、胸部イメージング又は歯科イメージングのような異なる医用分野におけるX線トモシンセシスのために使われ得る。コンピュータプログラムは、光学記憶媒体又は他のハードウェアと共に又は部分として供給される固体媒体等の適切な媒体上に記憶され及び/又は分布されるだけでなく、インターネットや他の有線又は無線通信システム等を介して他の形態で配布してもよい。   The present invention can be used for X-ray tomosynthesis in different medical fields, for example breast imaging, breast imaging or dental imaging. The computer program is not only stored and / or distributed on an appropriate medium, such as an optical storage medium or other hardware or as a solid medium supplied as part, but also on the Internet, other wired or wireless communication systems, etc. You may distribute in other forms via.

しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提供してもよく、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリ内にダウンロードされ得る。   However, the computer program may be provided via a network such as the World Wide Web and downloaded from such a network into the working memory of the data processor.

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードするのを利用可能にする媒体が提供され、コンピュータプログラム要素は、本発明の前述した実施形態のいずれかによる方法を実行するように構成される。   According to a further exemplary embodiment of the present invention, a medium is provided that makes it possible to download a computer program element, the computer program element performing a method according to any of the previously described embodiments of the present invention. Configured to do.

なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明していることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法クレームを参照して説明しているが、他の実施形態は、装置クレームを参照して説明している。   It should be noted that embodiments of the present invention have been described with reference to various subject matters. In particular, some embodiments have been described with reference to method claims, while other embodiments have been described with reference to apparatus claims.

しかしながら、当業者は、特に断らない限り、1つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関する特徴同士の間の任意の組合せも、本願に開示されているとみなされることを上記及び以下の説明から推量するだろう。しかしながら、全ての特徴は、特徴の単純な総和よりも大きな相乗効果を提供するように組み合わせることができる。   However, unless otherwise indicated, one of ordinary skill in the art would consider any combination between features on different subjects as well as any combination of features belonging to one type of subject matter to be disclosed herein. Will be inferred from the above and following descriptions. However, all features can be combined to provide a greater synergy than a simple sum of features.

本発明について、図面及び前述の説明において詳細に図示し且つ説明してきたが、このような図示及び説明は、例又は例示としてみなすべきであり、限定的なものとしてみなすべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態は、当業者によって、図面、明細書の開示、及び従属請求項の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に理解され且つ達成することができる。   Although the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, such illustration and description are to be considered illustrative or exemplary and not restrictive. The invention is not limited to the disclosed embodiments. Other variations to the disclosed embodiments will be understood and attained by those skilled in the art in carrying out the claimed invention, from a study of the drawings, the disclosure of the specification, and the dependent claims. be able to.

特許請求の範囲において、「備える、有する、含む(comprising)」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「1つの(a, an)」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されるいくつかのアイテムの機能を充足することができる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。   In the claims, the term “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a, an” excludes a plurality. is not. A single processor or other unit may fulfill the functions of several items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measured cannot be used to advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.

Claims (13)

トモシンセシスイメージングのための装置であって、前記装置は、
-対象物のレーザスキャニングから導出される、スキャンされる前記対象物の幾何学的三次元モデルに基づいてバイナリマスクを生成するように構成されるマスク生成器モジュールと、
前記対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするように構成される画像取込みモジュールと、
前記スキャンされる一続きの二次元投影画像からの三次元画像ボリュームの再構成の間、前記生成されるバイナリマスクを適用し、前記再構成される画像ボリュームの範囲を前記幾何学的モデルの範囲に制限するように構成される画像処理モジュールと
を有する装置。
An apparatus for tomosynthesis imaging, the apparatus comprising:
A mask generator module configured to generate a binary mask based on a geometric three-dimensional model of the scanned object derived from laser scanning of the object;
An image capture module configured to scan a series of two-dimensional projection images of the object;
During reconstruction of a three-dimensional image volume from the scanned series of two-dimensional projection images, the generated binary mask is applied so that the range of the reconstructed image volume is the range of the geometric model And an image processing module configured to limit to.
前記マスク生成器モジュールは、前記対象物の前記スキャンされる一続きの二次元投影画像の少なくとも1つの二次元投影画像の画像解析から導出される前記幾何学的モデルに基づいて前記バイナリマスクを生成するように構成される、請求項1に記載のトモシンセシスイメージングのための装置。   The mask generator module generates the binary mask based on the geometric model derived from image analysis of at least one 2D projection image of the scanned series of 2D projection images of the object. The apparatus for tomosynthesis imaging according to claim 1, configured to: 前記マスク生成器モジュールは、前記対象物の少なくとも1つの二次元投影画像の強度プロファイルに基づいて前記対象物の前記幾何学的モデルを決定するように構成される、請求項2に記載のトモシンセシスイメージングのための装置。   The tomosynthesis imaging of claim 2, wherein the mask generator module is configured to determine the geometric model of the object based on an intensity profile of at least one two-dimensional projection image of the object. Equipment for. 前記画像取込みモジュールは、エネルギ分解X線画像を収集することができ、前記幾何学的モデルは、前記エネルギ分解二次元投影画像を使用してスペクトル物質分解から得られる定量的高さモデルから導出される、請求項1乃至3の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための装置。   The image capture module can collect energy-resolved x-ray images, and the geometric model is derived from a quantitative height model obtained from spectral material decomposition using the energy-resolved two-dimensional projection image. The apparatus for tomosynthesis imaging according to any one of claims 1 to 3. 前記マスク生成器モジュールは、機械式圧迫ユニットによって測定される対象物厚み値を使って前記バイナリマスクを生成するように構成される、請求項1乃至4の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための装置。   5. The tomosynthesis imaging according to claim 1, wherein the mask generator module is configured to generate the binary mask using an object thickness value measured by a mechanical compression unit. apparatus. 前記画像処理モジュールは、前記スキャンされる一続きの二次元投影画像の再構成プロシージャの間、前記生成されるバイナリマスクを適用するように構成される、請求項1乃至5の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための装置。   6. The image processing module according to any of claims 1 to 5, wherein the image processing module is configured to apply the generated binary mask during a reconstruction procedure of the scanned series of two-dimensional projection images. A device for tomosynthesis imaging. 前記、請求項1乃至6の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための装置及びマンモグラフィ装置を有するX線医用イメージングシステム。   An X-ray medical imaging system comprising the tomosynthesis imaging apparatus and mammography apparatus according to any one of claims 1 to 6. トモシンセシスイメージングのための方法であって、前記方法は、
-対象物のレーザスキャニングから導出される、スキャンされる前記対象物の幾何学的なモデルに基づいてバイナリマスクを生成するステップと、
-前記対象物の一続きの二次元投影画像をスキャンするステップと、
-前記生成されるバイナリマスクを前記スキャンされる一続きの二次元投影画像に適用し、前記画像の各々の範囲を前記幾何学的モデルのディメンションに制限するステップと
を有する方法。
A method for tomosynthesis imaging comprising:
-Generating a binary mask based on a geometric model of the scanned object, derived from laser scanning of the object;
Scanning a series of two-dimensional projection images of the object;
Applying the generated binary mask to the scanned series of two-dimensional projection images to limit the extent of each of the images to the dimensions of the geometric model.
前記幾何学的モデルに基づいて前記バイナリマスクを生成するステップは、前記対象物の前記スキャンされる一続きの二次元投影画像の少なくとも1つの二次元投影画像の画像解析から導出するステップを更に有する、請求項8に記載のトモシンセシスイメージングのための方法。   Generating the binary mask based on the geometric model further comprises deriving from image analysis of at least one 2D projection image of the scanned series of 2D projection images of the object. A method for tomosynthesis imaging according to claim 8. 前記幾何学的モデルに基づいて前記バイナリマスクを生成するステップは、前記対象物の少なくとも1つの二次元投影画像の強度プロファイルに基づいて前記対象物の前記幾何学的モデルを決定するステップを更に有する、請求項8乃至9の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための方法。   Generating the binary mask based on the geometric model further comprises determining the geometric model of the object based on an intensity profile of at least one two-dimensional projection image of the object. A method for tomosynthesis imaging according to any of claims 8 to 9. 前記幾何学的モデルに基づいて前記バイナリマスクを生成するステップは、エネルギ分解X線画像を更に収集し、前記幾何学的モデルは、前記エネルギ分解二次元投影画像のスペクトル物質分解から得られる定量的高さモデルから導出される、請求項8乃至10の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための方法。   The step of generating the binary mask based on the geometric model further collects energy-resolved X-ray images, the geometric model being obtained quantitatively from spectral material decomposition of the energy-resolved two-dimensional projection image. The method for tomosynthesis imaging according to any of claims 8 to 10, derived from a height model. 前記幾何学的モデルに基づいて前記バイナリマスクを生成するステップは、機械式圧迫ユニットによって測定される対象物厚み値を使って幾何学的モデルを導出するステップを更に有する、請求項8乃至11の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための方法。   12. The method of claim 8, wherein generating the binary mask based on the geometric model further comprises deriving a geometric model using an object thickness value measured by a mechanical compression unit. A method for tomosynthesis imaging according to any of the above. 前記方法は、前記スキャンされる一続きの二次元投影画像を使って再構成プロシージャの間、バイナリマスクを生成するステップを更に有する、請求項8乃至12の何れかに記載のトモシンセシスイメージングのための方法。   The method for tomosynthesis imaging according to any of claims 8 to 12, wherein the method further comprises the step of generating a binary mask during a reconstruction procedure using the scanned series of two-dimensional projection images. Method.
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